線程池的使用場景和代碼實現(xiàn)！

作者：txp 2021-06-06 23:40:53

好了簡單說了一下，后面的哪些什么內(nèi)存池、連接池，后期復習都再給大家分享吧，今天我們的主題是線程池。

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前言：

大家周末好，今天給大家?guī)硪黄夹g(shù)文章，是關(guān)于線程池的實現(xiàn)和使用場景;我相信大家在公司里面的代碼里面經(jīng)常看到這個線程池的用法，或者甚至大家可能會聽到內(nèi)存池、對象池、連接池等這些專業(yè)術(shù)語，反正就很多帶池的專業(yè)術(shù)語，不過你會發(fā)現(xiàn)他們都有一個共同的特點就是“屁股”末尾都帶一個“池”字，池字，簡單理解就是用來存東西的，舉個簡單例子來說，你比如游泳池里面可以用來存儲水!

好了簡單說了一下，后面的哪些什么內(nèi)存池、連接池，后期復習都再給大家分享吧，今天我們的主題是線程池。

一、線程池的實現(xiàn)：

1、為啥要用到線程池?

多線程編程，大家這個應該很熟悉了，上次有一位朋友問了一個問題，一個線程大概占用多大內(nèi)存大小，一般按照POSIX標準來算的話，一個線程大概在8M左右，但是我們一般內(nèi)存資源有限，在進行高并發(fā)的時候，比如說，多個客戶端同時向服務器端發(fā)送請求：

這個時候，你想一下給這么多客戶端都分配開一個大概8M的內(nèi)存大小，這現(xiàn)實嘛，顯然行不通的嘛，我們來計算一下：

一個線程：8M
1024M可以開128個線程
16G內(nèi)存大小可以開16x128,計算下來大概在2048個線程

所以百萬級個客戶端都分配開一個線程的話，那內(nèi)存資源肯定是不夠的，所以這涉及到我們的線程池了，這也是為什么在這種場景下要使用線程池了!

為了幫助大家更好的理解線程池這個概念，我們還是舉一個生活當中的實際場景吧;去銀行存錢或者辦理相關(guān)業(yè)務，這個大家都不陌生吧，你到了銀行里面，一般來說的話，都要排隊在窗口等待前面的人把業(yè)務辦理完，才能夠輪到你來辦理你想要辦理的業(yè)務，而窗口里面就是幫你辦理各種業(yè)務的銀行工作人員，同時一般窗口辦理業(yè)務上面有一個提示電子信息，如果輪到了你，就會通知你，你就知道了輪到自己辦理業(yè)務了。

這里換個專業(yè)的角度來說(也不專業(yè)哈，只是一個打比方)，你來辦理的這個業(yè)務就是一個任務(也就是一個線程，可以說成任務隊列，因為要排隊嘛，不可能一下子執(zhí)行那么多任務，任務隊列里面的任務必須一個一個執(zhí)行)，而銀行工作人員相當于從任務隊列里面拿一個任務來執(zhí)行，你可以把銀行工作人員看成是執(zhí)行任務隊列;而電子顯示通知信息，你可以把它看成防止多個業(yè)務同時在一個窗口讓一個銀行工作人員來辦理，兩個窗口也就是兩個銀行工作人員同時辦理一個業(yè)務，也就是說這個電子顯示信息是一個管理組件，管理任務是否可以去辦理，管理著銀行工作人員是否開始辦理業(yè)務任務，不讓他們亂套了，合理有效的執(zhí)行任務。

那么你從上面可以看到，使用線程池的優(yōu)點了：

避免線程太多，使得內(nèi)存耗盡
開始的時候，你可以把創(chuàng)建好的線程放入到線程池當中去，當我們要用的時候，就可以從線程池里面拿一個線程來用，用完這個線程的時候，再把這個線程放回到線程池里面;避免創(chuàng)建線程與銷毀的代價

2、線程池實現(xiàn)模板步驟：

其實這個線程池的實現(xiàn)大概流程步驟都差不多，如果大家平時仔細看公司代碼或者說自己去實現(xiàn)一個線程池的話，大概實現(xiàn)模板如下：

任務隊列(前來辦理業(yè)務的人)
執(zhí)行隊列(就是銀行工作人員執(zhí)行任務隊列里面的任務)
管理組件(管理任務有序的執(zhí)行)

3、線程池實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體定義：

任務隊列：

struct nTask 
{ 
//用函數(shù)指針來存放不同的任務 
  void (*task_func)(struct nTask *task); 
   
  //這個參數(shù)用來做任務執(zhí)行的參數(shù) 
  void *user_data; 
 
//鏈表節(jié)點的定義，這里采用鏈表的方式實現(xiàn) 
struct nTask *prev; 
struct nTask *next; 
 
};

執(zhí)行隊列：

struct nWorker 
{ 
  pthread_t threadid;//線程id 
   
  int terminate;//表示是否終止任務 
 //表示銀行工作人員要執(zhí)行任務還要向執(zhí)行組件通告一下 
  struct nManager *manager; 
   
  //還是通過鏈表的方式來實現(xiàn)執(zhí)行隊列 
  struct nWorker *prev; 
  struct nWorker *next; 
 
};

注意：這里如果沒有辦理業(yè)務的人來，銀行工作人員只能在哪里等待任務的到來，然后再執(zhí)行任務。

管理組件：

typedef struct nManager 
{ 
 
  struct nTask *task; 
  struct nWorker *workers; 
   
  pthread_mutex_t mutex;//互斥鎖 
  pthread_cond_t cond;//條件變量 
}ThreadPool;

鏈表的插入和刪除模板：

//插入 
#define LIST_INSERT(item,list) do{\ 
  item->prev=NULL;                \ 
  item->next=list;                \ 
if((list)!=NULL) list->prev=item;\ 
list=item; 
}while(0) 
 
//刪除 
#define LIST_REMOVE(item,list) do{ \ 
if(item->prev != NULL) item->prev->next = item->next; \ 
if(item->next !=NULL) item->next->prev=item->prev;  \ 
 
if(list == item)list = item->netx; \  
item->prev=item->next=NULL;\ 
}while(0) 
 
}

4、線程池接口定義如下：

1、線程池初始化接口：

int nThreadPoolCreate(ThreadPool *pool,int numWorkers) 
{ 
//參數(shù)pool表示線程池，numWorkers表示線程池里面有多少個任務 
}

2、線程池銷毀接口：

int nThreadPoolDestory(ThreadPool *pool,int nWorker) 
{ 
 
}

3、往線程池里面添加任務接口：

int nThreadPoolPushTask(ThreadPool *pool,struct nTask *task) 
{ 
 
 
}

4、線程回調(diào)函數(shù)：

void *nThreadPoolCallback(void *arg) 
{ 
 
 
}

二、線程池工程代碼：

#include <stdio.h> 
#include <string.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <pthread.h> 
 
//鏈表插入 
#define LIST_INSTER(item,list)do{ \ 
item->prev=NULL;       \ 
item->next=next;       \ 
if(list!=NULL) list->prev=item; \ 
list=item; 
}while(0) 
 
//刪除 
#define LIST_REMOVE(item,list)do {  \ 
if(item->prev!=NULL)item->prev->next=item->next; \ 
if(item->next!=NULL)itme->next->prev=item->prev;\ 
 
if(list==item)list=item->next; 
item->prev=item->next=NULL; 
}while(0) 
 
//任務隊列 
 
struct nTask 
{ 
  void(*task_funt)(struct nTask *task); 
  void *uset_data; 
   
  struct nTask *prev; 
  struct nTask *next; 
}; 
 
//執(zhí)行隊列 
struct nWorker 
{ 
  pthread_t threadid; 
  int terminate; 
   
  struct nManager *manager; 
   
  struct nWorker *prev; 
  struct nWorker *next; 
}; 
 
//管理組件 
typedef struct nManager 
{ 
  struct nTask *tasks; 
  struct nWoker *workers; 
   
  pthread_mutex_t mutex; 
  pthread_cond_t cond; 
 
}ThreadPool; 
//線程回調(diào)函數(shù) 
void *nThreadPoolCallback(void *arg) 
{ 
  struct nWorker *worker=(struct nWorker*)arg; 
   
  while(1) 
  { 
    //判斷是否有任務 
    pthread_mutex_lock(&worker->manager-mutex); 
    while(worker->manager->tasks==NULL) 
    { 
      if(worker-terminate) 
        break; 
      pthread_cond_wait(&worker->manager->cond,&worker->manager->mutex);//如果沒有任務，一直等待任務的到來 
    } 
    if(worker->terminate) 
    { 
      pthread_mutex_unlock(&worker->manager->mutex); 
      break; 
     
    } 
  struct nTask *task = worker->manager->tasks; 
  LIST_REMOVE(task,worker->manager->tasks); 
  pthread_mutex_unlock(&worker->manager->mutex); 
  task->task_func(task); 
   
  } 
 
free(worker); 
} 
 
//創(chuàng)建線程池 
int nThreadPoolCreate(ThreadPool *pool, int numWorkers) 
{ 
  if(pool == NULL) return -1; 
  if(numWorkers < 1)numWorkers =1; 
  memset(&pool,0,sizeof(ThreadPool)); 
 
  //開始初始化 
  pthread_cond_t blank_cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER; 
 
  memcpy(&pool->cond,&blank_cond,sizeof(pthread_cond_t)); 
 
  pthread_mutex_t blank_mutex =PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 
  memcpy(&pool->mutex,&blank_mutex,sizeof(pthread_mutex_t)); 
 
  int i =0;//開線程的個數(shù),也就是執(zhí)行任務的個數(shù) 
 
  for(i=0;i < numWorkers;i++) 
  { 
    struct nWorker *worker =(struct nWorker*)malloc(sizeof(struct nWorker)); 
    if(worker == NUll) 
    { 
        perror("malloc"); 
        return -2; 
    } 
    memset(worker,0,sizeof(struct nWorker)); 
    worker->manager=pool; 
 
  //創(chuàng)建線程 
  int ret=pthread_create(&worker->pthreadid,NULL,nThreadPoolCallback,worker); 
   
    if(ret) 
    { 
      perror("pthread_create"); 
      free(worker); 
      return -3; 
    } 
    LIST_INSERT(worker,pool->workers); 
  } 
} 
 
//線程池銷毀 
 
int nThreadPoolDestory(ThreadPool *pool,int nWorker) 
{ 
  struct nWorker *worker = NULL; 
  for(worker=pool->workers;worker!=NULL;worker=worker->next) 
  { 
    worker->terminate; 
  } 
pthread_mutex_lock(&pool->mutex); 
pthread_cond_broadcast(&pool->cond);//做一個廣播通知 
pthread_mutex_unlock(&pool->mutex); 
 
pool->workers = NULL; 
pool->tasks = NULL; 
} 
 
//往線程池里面添加任務 
 
int nThreadPoolPushTask(ThreadPool *pool,struct nTask *task) 
{ 
  pthread_mutex_lock(&pool->mutex); 
  LIST_INSERTER(task,pool->tasks); 
  pthread_cond_sigal(&pool->cond);// 發(fā)送一個信號，有人來辦理業(yè)務了 
  pthread_mutex_unlock(&pool-mutex); 
} 
 
 
#if 1 
 
#define THREADPOOL_INIT_COUNT 20 
#define TASK_INIT_SIZE   1000 
 
 
void task_entry(struct nTask *task) { //type  
 
 //struct nTask *task = (struct nTask*)task; 
 int idx = *(int *)task->user_data; 
 
 printf("idx: %d\n", idx); 
 
 free(task->user_data); 
 free(task); 
} 
 
 
int main(void) { 
 
 ThreadPool pool = {0}; 
  
 nThreadPoolCreate(&pool, THREADPOOL_INIT_COUNT); 
 // pool --> memset(); 
  
 int i = 0; 
 for (i = 0;i < TASK_INIT_SIZE;i ++) { 
  struct nTask *task = (struct nTask *)malloc(sizeof(struct nTask)); 
  if (task == NULL) { 
   perror("malloc"); 
   exit(1); 
  } 
  memset(task, 0, sizeof(struct nTask)); 
 
  task->task_func = task_entry; 
  task->user_data = malloc(sizeof(int)); 
  *(int*)task->user_data  = i; 
 
   
  nThreadPoolPushTask(&pool, task); 
 } 
 
 getchar(); 
  
}

代碼量稍微有點多，大家可以多多看看幾遍!

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責任編輯：武曉燕來源： txp玩Linux

線程池使用場景